铟制圆筒型溅射靶及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及铟制圆筒型溅射靶及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 铟作为Cu - In - Ga - Se系（CIGS系）薄膜太阳能电池的光吸收层形成用的溅 射靶材料来使用。
[0003] 铟制溅射靶主要通过熔解铸造法进行制造，且也已知有若干个与其相关的文献。 例如，日本特公昭63-44820号（专利文献1)中记载有如下的平板型溅射靶的制造方法，在 支承板上形成铟薄膜之后，将铟浇铸于该薄膜上而使之与支承板形成为一体。
[0004] 另一方面，近年来，因靶材的利用效率高，所以使用圆筒型溅射靶来取代平板型溅 射靶正在发展。圆筒型溅射靶是在作为芯材的支承管（BT)的周围固定靶材而成，其可一边 旋转一边溅射。因此，靶材的整个表面成为剥蚀区域，且被均匀地溅射，所以可获得靶材的 高利用效率。
[0005] 即使作为圆筒型溅射靶的制造方法，熔解铸造法也为主流。例如在美国专利申请 公开第2003/0089482号说明书（专利文献2)中记载有如下这样的工艺。以熔点为900K 以上的第一材料形成内管（靶支架），接着，以包围该内管的方式同轴状地配置圆筒状的模 具，并将熔点为800K以下的第二材料以熔融状态浇注至模具和内管的间隙。当冷却固化后 去除模具时，可获得由第二材料形成的外管（靶）。
[0006] 另外，也已知有为了提高两者的粘接力而在支承管（BT)和靶材之间配置结合层。 例如在日本特表2008-523251号公报（专利文献3)中记载有下述内容：在具备支持管和配 置于该支持管的外周面上的至少一个靶管的管状靶中，将具有导电性且具有大于90%的湿 润度的结合层配置于靶管与支持管之间。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1 :日本特公昭63-44820号公报
[0010] 专利文献2 :美国专利申请公开第2003/0089482号说明书
[0011] 专利文献3 :日本特表2008-523251号公报
【发明内容】
[0012] 发明所要解决的问题
[0013] 这样，圆筒型溅射靶是有前景的技术，但现状是，针对铟制圆筒型溅射靶的研宄并 不充分。例如，在使用熔解铸造法制造铟制圆筒型溅射靶时，难以使冷却时的凝固速度恒 定，尤其是在革G的圆筒长度超过Im的情况下，在长度方向（换言之为圆筒的高度方向）会 成为不均匀的组织，存在成膜基板的膜厚变得不均匀的问题。另外，晶粒的粗大化也成为膜 厚均匀性的妨碍。另外，还有成膜速率不够快的问题。
[0014] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其技术问题在于，提供一种膜厚分布良好的铟 制圆筒型溅射靶及其制造方法。
[0015] 用于解决问题的方案
[0016] 本发明人为了解决上述问题而进行努力研宄，发现在铟制圆筒型溅射靶中，通过 使靶材的晶粒径微细化且对靶长度方向赋予高的均匀性，可获得膜厚分布良好的溅射特 性。
[0017] 在现有的熔解铸造法中，晶粒径的微细化有极限，另外，冷却速度也容易根据部位 而产生不均，因此，不能获得这种微细且均匀的组织。但是，本发明人发现通过在规定条件 下对铟制圆筒型溅射靶进行塑性加工而能实现此目的。
[0018] 本发明以上述见解为基础而创立，在一个方面中是一种铟制圆筒型靶，被溅射的 整个表面的平均晶粒径为1?20mm。
[0019] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的一个实施方式中，在被溅射的表面拥有具有直 线状晶界的晶粒，该直线状晶界在形成晶粒的晶界的相邻角彼此用直线连结时所形成的线 段的向垂线方向的突出低于〇. 1mm，且存在50 μ??以上的直线区域。
[0020] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的另一个实施方式中，所述直线状晶界的至少一 部分为重合晶界。
[0021] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的又一个实施方式中，重合晶界的Σ值为7。
[0022] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的又一个实施方式中，具有所述直线状晶界的晶 粒的面积比率为5%以上。
[0023] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的又一个实施方式中，被溅射的整个表面的平均 晶粒径的标准偏差为6mm以下。
[0024] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的又一个实施方式中，长度方向中央部、一端部 及另一端部的3处的平均晶粒径的标准偏差为0. 9mm以下。
[0025] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的又一个实施方式中，对长度方向中央、一端部 及另一端部，在圆周方向每旋转90°的部位分别测定的平均晶粒径的标准偏差均为6_以 下。
[0026] 本发明在另一方面中是一种铟制圆筒型靶的制造方法，其包含：铸造与支承管一 体化的铟制圆筒型靶半成品的工序、以及遍及该半成品的整个长度方向沿径向实施总轧缩 率10%以上的塑性加工的工序。
[0027] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的制造方法的一个实施方式中，总轧缩率为50% 以下。
[0028] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的制造方法的另一个实施方式中，包含：以所述 铟制圆筒型靶半成品的圆周方向上的轧缩率的标准偏差为5以下的方式实施塑性加工。
[0029] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的制造方法的又一个实施方式中，所述塑性加工 通过选自由轧压、挤压及冲压组成的组中的任一种以上的手段来进行。
[0030] 在本发明所涉及的铟制圆筒型靶的制造方法的又一个实施方式中，以在支承管内 插通芯棒的状态进行所述塑性加工。
[0031] 发明效果
[0032] 根据本发明，能提供溅射时面内的膜厚分布良好的铟制圆筒型溅射靶。
【附图说明】
[0033] 图1是表示对于由现有铸造法制得的靶（a)和本发明所涉及的靶（b)通过蚀刻而 使被溅射的表面易于观察并以数码相机拍摄时的结晶组织的例子。
[0034] 图2是在晶粒内存在直线状晶界的情况下的结晶组织的示意图。
[0035] 图3是表示塑性加工的方法的一例的示意图。
【具体实施方式】
[0036] (1.晶粒径及其标准偏差）
[0037] 本发明所涉及的铟制圆筒型溅射靶具有被溅射的整个表面的平均结晶粒径为 20mm以下的特征。由此，对整个祀的结晶组织能确保高的均匀性。平均晶粒径优选为18mm 以下，更优选为15mm以下。在通过利用熔解铸造在圆筒型的支承管（BT)的外表面固定作为 靶材的铟的方法制造铟制圆筒型溅射靶的情况下，虽然冷却速度越快则晶粒径越微细化， 但微细化存在极限。另外，难以将整体均匀地冷却，在冷却不充分的部位会产生粗大粒，作 为整体为不均匀的组织。但是，在本发明中，通过利用下述的方法实施塑性加工，从而成功 制造出具有更微细的晶粒及高的均匀性的铟制圆筒型溅射靶。
[0038] 但是，虽然只要晶粒径变小，则整体的均匀性提高，膜厚均匀性、溅射的稳定性提 高，但若为某一定以下的粒径，则即使粒径进一步减小，也会降低由此产生的膜厚均匀性及 溅射稳定性的增大效果。另外，制作成极小的结晶组织较费时，且成本提高。因此，被溅射 的整个表面的平均晶粒径优选为Imm以上，更优选为I. 5mm以上。
[0039] 在本发明所涉及的铟制圆筒型溅射靶中，被溅射的表面的平均晶粒径通过以下方 法进行测定。在用酸轻微蚀刻靶表面，使结晶晶界易于观察之后，将靶表面的长度方向中央 部的任意IOOmmX IOOmm的范围、革E表面的长度方向一端部（端部A)的任意IOOmmX IOOmm 的范围及靶表面的长度方向的另一端部（端部B)的任意100_X IOOmm的范围分别作为一 个测定对象区域，通过目视对各区域内的晶粒的个数（N)进行计数。跨区域的分界存在的 晶粒作为〇. 5个来处理。另外，位于四角时视为0. 25个来处理。
[0040] 整个表面的平均晶粒径能通过对以下所记载的合计12个区域进行测定而求出。 在长度方向中央部、一端部、另一端部，在使测定对象区域在圆周方向每旋转90°的位置 (即对各部位分别测定4处）进行测定。长度方向中央部是指将长度方向的一端设为0%的 长度、且另一端设为100%的长度时，处于40?60%的长度范围的区域。同样，一端部（端 部A)是指处于0?20%的长度范围的区域，另一端部（端部B)是指处于80?100%的长 度范围的区域。
[0041] 通过将测定对象区域的面积（S = IOOOOmm2)除以晶粒的个数（N)而算出各区域 中的晶粒的平均面积（s)。将晶粒假设为球而利用下式算出平均晶粒径（A)。
[0042] A = 2 (s/ π )1/2
[0043] 由此求出各区域内的平均晶粒径，因此，本发明中将这12个区域的平均晶粒径的 平均值定义为被溅射的整个表面的平均晶粒径。
[0044]另外，如果将这12个区域的平均晶粒径的标准偏差定义为被溅射的整个表面的 标准偏差，则在本发明所涉及的铟制圆筒型溅射靶的一个实施方式中，能使该整个表面的 标准偏差为6mm以下。另外，能使该整个表面的标准偏差优选为3mm以下，更优选为Imm以 下，典型而言为〇· 1?5mm〇
[0045] 此外，图2表示在晶粒内存在直线状晶界的情况下的结晶组织的示意图。如下